ITCG CATTANEO CON LICEO DALL’AGLIO - via M. di Canossa - Castelnovo ne’ Monti (RE)
SEZIONE I.T.I.
I Trasformatori
Si tratta di apparecchi molto semplici , privi
di oggetti in movimento, costituiti
schematicamente da un nucleo di ferro, ad
elevata permeabilità, dotato di due
avvolgimenti alle estremità , come indicato
nella figura a fianco ; i due avvolgimenti
sono del tutto indipendenti l’uno dall’altro.
Quando l’avvolgimento primario è
attraversato da una corrente alternata
quest’ultima produce un Campo Magnetico
, anch’esso alternato, le cui linee di forza
attraversano l’avvolgimento secondario;
trattandosi di un campo alternato si ha una variazione del flusso concatenato al secondario
nel tempo e quindi la nascita di una tensione indotta V2, anch’essa alternata, con la stessa
frequenza di quella inducente.
Trascurando le perdite di energia , inevitabilmente presenti anche se limitate, è possibile
dimostrare che tra i valori massimi delle tensioni primaria e secondaria, quindi anche tra i
valori efficaci, esiste la semplice relazione seguente :
V1 = tensione di alimentazione al primario
V2 = tensione indotta al secondario
N1 = numero di spire nell’avvolgimento primario
N2 = numero di spire nell’avvolgimento secondario
E’ quindi molto semplice abbassare o alzare la tensione di uscita rispetto a quella presente
nel primario variando opportunamente il rapporto tra il numero di spire al primario e quello al
secondario.
Si possono individuare due casi principali :
ITCG CATTANEO DALL’AGLIO - SEZIONE ITI - CORSO DI FISICA - prof. M. Manvilli
11
ES :
Se il numero di spire del secondario fosse doppio rispetto a quello del primario lo
stesso rapporto esisterebbe tra le tensioni ; quindi la tensione di uscita sarebbe il
doppio di quella in entrata (primario) .
Se il numero di spire del secondario fosse la metà rispetto a quello del primario allora
la tensione di uscita sarebbe la metà di quella in entrata (primario) .
……… e così via.
L’induzione elettromagnetica potrebbe avvenire anche senza la presenza del nucleo di ferro;
sappiamo però che il ferro è in grado di far aumentare notevolmente l’intensità del Campo
Magnetico al suo interno ( anche di diversi ordini di grandezza) per cui determina una
migliore efficienza del trasformatore.
Le correnti parassite (di Foucault)
La presenza del nucleo metallico porta con sé
anche alcuni inconvenienti .
Durante il funzionamento del trasformatore si
verifica anche una variazione del flusso del
Campo Magnetico oscillante attraverso il
nucleo di ferro e ciò determina la nascita di
correnti indotte all’interno del nucleo stesso.
Sono correnti di intensità piuttosto elevata in
quanto la resistenza del nucleo di ferro
massiccio è molto bassa.
Si tratta di correnti “parassite” in quanto
determinano il riscaldamento del ferro quindi la perdita di energia sotto forma di calore, che
viene ceduto all’ambiente ; come tutti sappiamo infatti i trasformatori si scaldano e di solito
sono dotati di sistemi (feritoie, alette ecc.) per un efficace smaltimento del calore che
potrebbe anche danneggiare l’apparecchio .
I grandi trasformatori presenti nelle centrali sono raffreddati a liquido (olio) in quanto devono
smaltire grandi quantità di calore.
Per ridurre l’intensità delle correnti parassite il nucleo
di ferro è di solito realizzato assemblando lamierini
metallici incollati tra loro con resina isolante ; in
questo modo si ottiene un notevole aumento della
resistenza che ostacola significativamente il
movimento delle cariche per cui le correnti risultano
nettamente inferiori come inferiore è la dissipazione
di energia sotto forma di calore .
ITCG CATTANEO DALL’AGLIO - SEZIONE ITI - CORSO DI FISICA - prof. M. Manvilli
22
Il trasformatore è quindi un apparecchio di costruzione molto semplice , di costo contenuto ,
di utilizzo diffusissimo.
Quasi tutti gli apparecchi e gli elettrodomestici che utilizziamo quotidianamente hanno al loro
interno un trasformatore che porta la tensione al valore corretto ( radio, televisione ,
computer, Ipod, Telefonino ecc. )
E’ anche importante precisare che , grazie alla semplicità costruttiva, priva di organi in
movimento, i trasformatori hanno rendimenti veramente elevati che possono arrivare oltre il
90 % ( fino al 95-97% in alcuni casi)
N.B. : I trasformatori classici, descritti nelle pagine precedenti, non possono funzionare con
tensioni (e quindi correnti ) continue .
In questo caso infatti il Campo Magnetico sarebbe costante , quindi il flusso
concatenato con l’avvolgimento secondario non subirebbe le variazioni necessarie
per dare vita alla tensione indotta ( non ci sono le condizioni affinché possa verificarsi
il fenomeno della Induzione Elettromagnetica).
ITCG CATTANEO DALL’AGLIO - SEZIONE ITI - CORSO DI FISICA - prof. M. Manvilli
33
